高中物理同步必修第三册 第11章 恒定电流4 第2课时 滑动变阻器的两种接法 伏安法测电阻的两种接法

(3)试触法：如图3，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两 电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对 电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表 的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.
图3
例2 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表 V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连 接方式如图4甲或乙所示，结果由公式Rx＝UI 计算得出，式中U与I分别为 电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为 Rx1和Rx2，则__R_x1__(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且 测量值Rx1__大__于__(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值 Rx2__小__于__(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.
图4
解析 由题意知RRVx＝2200000ΩΩ＝10，RRAx＝21000ΩΩ＝20，RRVx<RRAx ，电压表的分 流作用较显著，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法，Rx1 更接 近待测电阻的真实值，题图甲中待测电阻的测量值是 Rx 与 RA 串联后的 电阻值，故 Rx 真<Rx1，题图乙中待测电阻的测量值是 Rx 与 RV 并联后的电 阻值，故 Rx2<Rx 真.
第十一章 4 串联电路和并联电路
第2课时 滑动变阻器的两种接法 伏安法测电阻的两种接法
【学习目标】
1.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法，并能正确选择和 应用.
2.认识伏安法测电阻的两种电路并能正确选择和应用.
【内容索引】
探究重点 提升素养
课时 对点练
探究重点 提升素养
TANJIUZHONGDIAN TISHENGSUYANG
一、滑动变阻器的限流式和分压式接法 限流式
电路组成
滑动变阻器 接入电路
的特点
采用“一上 一下”的接法
分压式
采用“一上 两下”的接法
调压范围
RR＋xERx～E
0～E
适用情况
负载电阻的阻值Rx与滑动变 阻器的总电阻R相差不多，或 R稍大，且电压、电流变化不 要求从零调起
(1)要求负载上电压或电流 变化范围较大，且从零开 始连续可调 (2)负载电阻的阻值Rx远大 于滑动变阻器的总电阻R
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4.如图3所示的电路中，U＝24 V，滑动变阻器R2的最大阻值为100 Ω， R1＝50 Ω.当滑片P滑至R2的中点时，a、b两端的电压为
√A.8 V
B.12 V
C.16 V
D.4 V
图3
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√D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱
解析 若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入 电路，则当滑片OP向右滑动时，aP部分变长， 变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确； 若将a、d两端连在电路中，也是aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑 动时，aP部分变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误； A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接 线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C 错误； 在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两 个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D正确.
针对训练1 (多选)滑动变阻器的原理如图2所示，则下列说法中正确的是
√A.若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑
动时，变阻器接入电路中的阻值增大 B.若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑
图2 动时，变阻器接入电路中的阻值减小 C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱
(2)当S闭合时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？
答案 0～8 V 解析 当S闭合时，滑动变阻器R1为分压式接法，当滑片P在最下端时， R2两端电压为0，当滑片P在最上端时，R2两端的电压最大，为8 V，所 以R2两端可获得的电压变化范围为0～8 V.
总结提升
1.滑动变阻器接入电路时，金属杆的两个端点不能同时接入电路，否则 电流将从金属杆流过而将滑动变阻器短路. 2.限流式接法电压调节范围较小，而分压式接法电压调节范围较大(电 压最小值从0开始)，在具体应用中要根据题目要求合理选择.
A.电阻R的值为500 Ω
B.电阻R的值略大于500 Ω
√C.电阻R的值略小于500 Ω
Hale Waihona Puke 图6D.如果采用电流表外接法测量，结果更加精确
解析 根据欧姆定律可得：R＝UI －RA＝5×21.50－3 Ω－RA＝500 Ω－RA， 即电阻 R 的值略小于 500 Ω；由 R≫RA可知采用电流表内接的方法测量， 结果更加精确，故 C 正确.
针对训练2 (多选)如图5所示，用伏安法测电阻时
√A.采用图甲所示测量电路，误差来源于电压
表分流，使电阻测量值小于真实值
B.采用图甲所示测量电路，误差来源于电流
图5
表分压，使电阻测量值大于真实值
C.采用图乙所示测量电路，误差来源于电压表分流，使电阻测量值小于
真实值
√D.采用图乙所示测量电路，误差来源于电流表分压，使电阻测量值大于
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6.(多选)(2020·长沙一中期中)用伏安法测电阻，当对被测电阻的阻值一
无所知而无法选择用何种接法时，可采用试触的方法.如图5所示，某同
学测量未知电阻R时，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和
C点；他发现电流表示数有明显变化，而电压表示数无明显变化，则下
√C.10～20 V
D.20～30 V
图2
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解析 当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时，UCD 最大，最大值为：Umax＝23RRU＝23×30 V＝20 V；当滑 动变阻器触头置于变阻器的最下端时，UCD 最小，最小 值为：Umin＝3RRU＝13×30 V＝10 V ，所以 UCD 的变化 范围是 10～20 V.故选 C.
2.电流表内、外接的选择方法 (1)直接比较法：当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法， 可记忆为“大内小外”. (2)公式计算法 当RRVx <RRAx 即 Rx＞ RARV时，用电流表内接法，
当RRVx >RRAx 即 Rx＜ RARV时，用电流表外接法，
当 Rx＝ RARV时，两种接法效果相同.
电阻丝，当滑动变阻器的滑片从O向d端移动时，滑动变阻器接入电路
的阻值减小，由欧姆定律I＝
U R
可知，电路中的电流将会增大，电流表
的读数会变大；
选项B中，滑动变阻器接入电路中的有效部分为cO段的电阻丝，当滑
动变阻器的滑片从O向d端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，
电路中的电流会减小，电流表的读数会变小，选项B正确.
二、伏安法测电阻的两种接法 1.两种接法的比较
内接法
电路
外接法
电压表示数：
UV＝UR＋UA＞UR 误差分析 电流表示数：
IA＝IR R测＝UIAV＞UIRR＝R真
误差来源
电流表的分压作用
适用情况
测大电阻
电压表示数：UV＝UR 电流表示数： IA＝IR＋IV＞IR R测＝UIAV＜UIRR＝R真
电压表的分流作用 测小电阻
例1 如图1所示，滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω，R2＝300 Ω，A、 B两端电压UAB＝8 V.
图1 (1)当S断开时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？ 答案 4.8～8 V
解析 S 断开时，滑动变阻器 R1 为限流式接法，R1 的下部不接入电路中， 当滑片 P 在最上端时，R1 接入电路的电阻为零，因此 R2 获得的最大电 压等于 8 V，当滑片 P 在最下端时，R1 与 R2 串联，此时 R2 两端的电压 最小，UR2＝R1＋R2R2UAB＝4.8 V，所以 R2 两端可获得的电压变化范围为 4.8～8 V.
列说法中正确的是
√A.R与电压表阻值接近，应选择电流表内接电路
√B.如果选择电流表内接电路，测量值大于真实值
C.R与电流表阻值接近，应选择电流表外接电路
图5
D.如果选择电流表外接电路，测量值大于真实值
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解析 由题图电路图可知，电压表的一端接A点，另一端接到B点时， 电压表与电阻并联，电流表测电阻与电压表电流之和，另一端接到C点 时，电流表测通过电阻的电流；若电流表示数有明显变化，而电压表 示数无明显变化，说明电压表分流较大，而电流表分压较小，故R阻值 较大，与电压表阻值接近，故应选择电流表内接电路；如果选择电流 表内接电路，测量值是待测电阻和电流表电阻的串联总电阻，测量值 大于真实值，故A、B正确，C、D错误.
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2.(多选)一同学将滑动变阻器与一个6 V、6～8 W的小灯泡L及开关S串
联后接在6 V的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光.按如图1所示的接
法，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，灯泡将
A.变暗
√B.变亮
C.亮度不变
√D.不可能被烧坏
图1
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真实值
解析 题图甲所示测量电路因电压表分流，使电阻测量值小于真实值， 题图乙所示测量电路因电流表分压，使电阻测量值大于真实值，选项 A、D正确.
针对训练3 (2020·宿州市高二期末)用电流表(内阻约4 Ω)和电压表(内阻
约3 kΩ)测量电阻R的阻值.某次按照如图6所示电路的测量情况：电流表
的示数是5 mA，电压表的示数是2.5 V.下列说法正确的是
考点二 伏安法测电阻的两种接法
5.(多选)在图4中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法
正确的是
√A.甲图的接法叫作电流表外接法，乙图的
接法叫作电流表内接法
B.甲中R测>R真，乙中R测<R真
图4
√C.甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R≪RV，故此法测
较小电阻好
√D.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫RA，故此法测
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课时对点练
KE SHI DUI DIAN LIAN
基础对点练
考点一 滑动变阻器的限流式接法与分压式接法 1.a、b两点与一个稳压直流电源相连，当滑动变阻器的滑片从中点O向d 端移动一段距离时，图中的电流表读数会变小的是
√
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解析 选项A、C、D中，滑动变阻器接入电路中的有效部分为Od段的
解析 由题图可知，滑动变阻器接入电路的有效部分是PB段的电阻丝， 当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻减小，灯泡变亮，选项B正确， A、C错误； 由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以灯泡不可 能被烧坏，选项D正确.
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3.(2020·全国高二课时练习)如图2，AB间的电压为30 V，改变滑动变阻 器触头的位置，可以改变CD间的电压，则UCD的变化范围是 A.0～10 V B.0～20 V
解析 由题图可知，滑片 P 滑至 R2 的中点时，滑动变阻器下半部分电 阻为 R 下＝50 Ω，下半部分电阻与 R1 并联后的阻值为 R 并＝RR1＋1RR下下＝25 Ω，则 a、b 两端的电压为 Uab＝R并R＋并R上U＝252＋550×24 V＝8 V，故 A 正确.
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较大电阻好
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解析 题图甲的接法叫作电流表外接法，题图乙的接法叫作电流表内 接法，A正确；
题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由 R＝UI 可知，R 测＜ R 真，R 越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻； 题图乙由于电流表的分压导致电压的测量值偏大，由 R＝UI 得 R 测＞R 真， R 越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻， B 错误，C、D 正确.
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7.两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U＝12 V的直流电源上，且 电源电压保持不变.把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端 (如图6所示)，电压表的示数为8 V，如果把此表改接在R2两端，则电压 表的示数